3Dプリンターでピ〇チュウの造形を試みたんですが、失敗しました。
今回の作業でダメだった点と、次から失敗しないための改善策を記録しておきます。
これから光造形する方の参考になることがあれば嬉しいです。
目次
失敗した造形品について
造形品の画像
出力した造形品の画像です。
黒のレジンを使用していて少しわかりづらいですが、頭と足あたりにぱっくりヒビ割れが入っています。
造形品完成までにやったこと
3Dプリンター専門のデータ投稿サイトから3Dモデルをダウンロードした後、スライサーで、
- サポート材の追加
- 3Dモデル内の空洞化
- 3Dプリンター対応のデータに変換
を行っています。
出力中にはレジンが足りなくなったので、電気ネズミの目の上あたりを出力中に一時中断し、レジンの追加を行いました。
そして3Dプリンターで出力後、
- 中性洗剤にて洗浄
- 二次硬化
- サポート材の除去
を行いました。
造形物に出た症状
ヒビ割れが入った
頭と足のあたりに大きくヒビ割れが入ってしまいました。
未硬化のレジンが内部に残った
造形物を傾けると、足のヒビ割れから未硬化のレジンが大量に出てきました。さっきの写真で足元が濡れたように見えるのはそれが原因です。
レジン節約のため、スライサーで内部を空洞にしていた(中空構造と言うらしい)のですが、そこに未硬化レジンが留まったまま造形が完了してしまったようです。
反省点と改善策
反省点1: 出力中に一時中断ボタンを押した
電気ネズミの目の上あたりを出力中にレジンが少なくなってしまったので、出力を一時停止した上でレジンを追加しました。
一時停止ボタンを押すまでは、プラットフォームが一定の上下運動をしながら出力が進んでいったのですが、一時停止ボタンを押すとプラットフォームが高い位置まで上がり、再開ボタンを押すと元の位置に戻るという挙動をしました。
それがどういった原理でヒビ割れを起こしてしまったのかまではわからないですが、次回からは一時停止ボタンを押さないようにした方が良さそうです。
ちなみに、出力直後からヒビ割れはありましたが、頭のあたりに少しあった程度で、ひどくなってしまったのは次の理由によるものだと思います。
反省点2: 紫外線対策をしないまま放置してしまった
もともと、出力直後のヒビ割れは小さなものでした。
いつもだとUVカットのスプレーを吹きかけていたのですが、今回はそれをしないまま数日間放置してしまったことで紫外線にさらされてしまったようです。
頭のヒビ割れは悪化した上、新たに足元にもヒビ割れが発生してしまいました。
今まで数cmほどの小さなものも複数出力していますが、そのときは紫外線対策しなくてもしばらくヒビ割れ等が起きることはありませんでした。
経験上、造形物が大きくなるほどヒビ割れのリスクが高まるように感じます。
とはいえ小さいものでも紫外線に当たれば少しずつ劣化はしていくので、いずれにしても紫外線対策はしっかりしておいたほうが良さそうです。
反省点3: 空洞化した内部のレジンの処理を考えていなかった
こちらに関しては、まずはNakamuraさんという方の書いた記事を引用させていただきます。
光造形3Dプリンターで中空のモデルをプリントすると、内部は未硬化のレジンで満たされてしまうことが分かりました。
7-17. 光造形3Dプリンターでプリントした中空の造形物を半分に割って中身を確認してみた | Vignette & Clarity（ビネット＆クラリティ）より
水中にコップを沈めてから逆さまにして引き上げると、コップ内部が水で満たされたままになるのと同じ現象が起きているようです。
これはなるほど、と思いました。
今回のピ〇チュウも上記のような現象が起きていたように思います。
そう考えると十分に用意したと思っていたレジンが不足した原因もこれな気がします。
中空構造についていろいろ調べてみましたが、中空構造を光造形で出力する際は以下の点に気を付ける必要がありそうです。
- 内部に未硬化のレジンが残らないようにする
- 内部の洗浄・二次硬化ができるようにする
上の注意点を考えると以下のいずれかの対策が必要になってきます。
- 造形中の面がレジンに浸かったままにしないようにする(リフトを上下させる幅を大きくする)
- 内部を洗浄・二次硬化できるだけの穴を開けておく
- 複数のパーツに分けた上で、出力後に組み合わせる
穴を開けるのはそれほど難しくないですが、当然ながら完成品に穴が開いてしまいます。
複数パーツに分けるのは少し難易度が上がりますが洗浄・二次硬化がしやすいメリットがありますね。
上の2つの方法の間をとって、穴を開けた上でその穴をふさぐパーツも一緒に出力しておくというのも良いかも。
考えなしに中空構造を使うと失敗することがあるかもしれません。
2020/7/9追記: レジンについて
使用しているレジンのメーカーであるSK本舗の水洗いレジンのイロハのページによると、
- 水洗いレジンは過度の二次硬化及び洗浄は禁物
- 特に造形直後の数時間のUV照射はヒビ割れ・反りの原因になる
- 中空もヒビ割れになりやすい
だそうです。
また、出力後は水で洗浄してから、数時間から1日程度放置して(強度が増す)、べたついている場合は水中で二次硬化あるいは、ハンドソープやサーフェイサーを使用するのがおすすめのようです。
使用するレジンの種類によっても扱いを変える必要がありそうですね。
光造形は奥が深い
まだレジンの扱いについては情報が少なく難しいです。
とりあえず次回から気を付けることをまとめると、
- 一時停止ボタンは使用しない(レジンを十分に用意しておく)
- 紫外線対策をする
- 中空構造の場合は内部の未硬化レジンの対策をする
- レジンのメーカーの言ってる通りにやる(追記)
といったところでしょうか。
